- 締切済み
フェルミ流体について
フェルミ流体、電子ガスとはそれぞれどのようなものであって、どのように違うのでしょうか。 わかる方がいらっしゃいましたらご回答よろしくお願いします。
- bensharman
- お礼率100% (64/64)
- 物理学
- 回答数2
- ありがとう数3
- みんなの回答 (2)
- 専門家の回答
みんなの回答
- leo-ultra
- ベストアンサー率45% (228/501)
大学(大学院?)の時に講義で聞いた程度の知識なのであまり自信ありません。 ただしwebで質問されるということは、嘘でもいいからてっとり早く知りたいということと 判断し、回答を続けます。真実が知りたいのであれば、手間をおしまず、本を読んでください。 「電子相関」とか、日本語の本が出ています。 Q1> 相互作用を含んだ電子ガスとフェルミ流体 同じ意味じゃないですかね? Q2>一対一対応 摂動論的につながるということだと思います。 でも超伝導状態は摂動論的にはつながらなかったような。
- leo-ultra
- ベストアンサー率45% (228/501)
電子ガスは広義の意味ではフェルミ流体も含んだ意味で使うこともあるが、 狭義では、ガスなので、粒子間の相互作用が無視できる粒子の系。 フェルミ流体は、流体(液体)なので粒子間の相互作用は無視できない。 しかしランダウのフェルミ流体理論によれば、 フェルミ流体と電子ガスの間には相互作用の強弱を変えていったときに 1対1対応がある。 相互作用を強めていった場合、まったく電子ガスとは対応のつかない状態にはならない。
お礼
ご回答ありがとうございます。 何点か補足で質問させてください。
補足
>電子ガスは広義の意味ではフェルミ流体も含んだ意味で使うこともあるが、 狭義では、ガスなので、粒子間の相互作用が無視できる粒子の系。 例えば固体物理の教科書などを見ると、電子ガスという章で用いられているハミルトニアンは電子電子相互作用を考慮したものであります。電子ガスでも相互作用を考慮しているとなると、フェルミ流体と電子ガスでは何が違うのでしょうか。 >フェルミ流体と電子ガスの間には相互作用の強弱を変えていったときに 1対1対応がある。 1体1対応があるとはどういうことでしょうか。自由電子に摂動として電子電子相互作用を加えたとき、摂動も加えたハミルトニアンの固有状態と自由電子の固有状態で1体1対応があるということでしょうか。
関連するQ&A
- フェルミ温度
現在、金属結晶におけるゾンマーフェルト理論を勉強しています。 そこで質問なんですが、N電子系で、T=0においてエネルギーが低い準位から電子を詰めて行き、一番大きなエネルギーを持つ電子のエネルギーをフェルミエネルギーとする。 そして、それに伴ってフェルミ運動量、フェルミ波数ベクトル、フェルミ速度などを定める。 と、ここまでは理解できるのですがフェルミ温度ってのは何でしょうか? T=0の時の温度?? (1)これは、フェルミエネルギーが全て熱になったと仮定するときの温度という解釈でよろしいでしょうか? (2)フェルミ温度は約10000Kということですが、(1)の解釈が正しいとするとこのフェルミエネルギーは熱以外のどんなエネルギー形態になっているのでしょうか?T=0においても光の1%近くの速さで運動してるとか?でも、それだと結局膨大な熱を生み出しそうな気も。 (3)フェルミ運動量、フェルミ波数ベクトル、フェルミ速度についても、フェルミエネルギーを持つ電子の運動量、波数ベクトル、速度と単純に捉えてしまってよいのか? 混乱しているために質問がぼんやりしててスミマセン。1つでも分かる方よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- フェルミ準位について教えてください
私の持っている資料にフェルミ準位についてこう書かれていました。 「電子が絶対零度で存在することができる最大エネルギーをフェルミエネルギーと言う」 また教科書には 「フェルミ準位よりも下に位置する準位には電子が存在し、この上にある準位には電子がないようなものと考えて良い」 この考えで、真性半導体についての説明をんで混乱しました。 「価電子帯のすべての準位は電子で満たされている。従って絶対零度における電子の存在確率は価電子帯で1、伝導帯で零となり、存在確率が1/2となる。すなわちフェルミ準位は価電子帯と伝導帯の間に位置することになる。」 以下に教科書の図を示します(手書きで申し訳ありません) EcとEvの間は禁制帯で電子が存在できないはずなのに、図を見ると、禁制帯の間にフェルミ準位があります。 上の教科書の説明からいくと、EfとEvの間には禁制帯ながら、電子が存在できることになりますが.....これはどういうことでしょうか? このまま読み進めた結果PN接合のところでさらに混乱してしましました。 長くなってしましましたが、回答宜しくお願いします
- ベストアンサー
- 物理学
- フェルミ球が動くとはどういう事でしょうか?
他の所で質問したのですが、まだ回答を得られなかったので願いします。m(__)m フェルミ球は電子気体の基準状態において、波数空間の電子によって占められた物とあるのですが、一体どういう事なのでしょうか。具体的なイメージが思い浮かびません。何冊も本を読んで探したのですが、どの本もフェルミ球についての説明はほとんど無く、結局分からず仕舞で行き詰っています。 また、フェルミディラックの分布関数の所と似た質問ですが、フェルミ球の内部の自由電子は動かず、球の表面近傍の電子だけが電流に寄与するとあります。外部から加えられた電場によってフェルミ球が一定の速さで動くのに、なぜ表面付近の電子しか電流に寄与しないのですか?フェルミ球内の電子が全て一緒に動くのなら内部の自由電子も電流に寄与するはずではないでしょうか。そもそもフェルミ球が動くっていう意味がさっぱりです。球の原点はどこに取っているのか(原子、電子、原子核、はたまた任意の格子点なのか)、フェルミ球は金属中に無数に定義されてる物なのか・・・。ブリルアンゾーンのようにフェルミ球の内部の領域だけで現象を記述できるという物かとも思いましたが、どうやらそういう物でも無さそうです。 どなたかこのような疑問に対して説明してもらえないでしょうか。何卒お願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- フェルミエネルギーとは?
理工学基礎 物性科学 坂田亮著 培風館 ↑ この本を勉強しているのですが、フェルミエネルギーというものはいったいなんなのかいまいちわかりません。 フェルミディラック分布関数によればフェルミエネルギーを取る電子が存在する確率が1/2になるようです。ところが、たとえば真性半導体であればフェルミエネルギーはちょうど禁制帯の真ん中に来ていますがそもそも禁制帯のエネルギーは電子は取りえないのだから存在確率は0なのではないでしょうか? また検索でフェルミエネルギーを調べると、電子の取りうる最大のエネルギーという記述がありましたが、これはつまり固体の中に存在する電子の最大のエネルギーを持っているものが半分であるということですか? 日本語がかなりまずいところもあるかと思われますが、ぜひとも教えていただきたいです。お願いします
- 締切済み
- 科学
- フェルミ準位について
禁制帯とは、電子が存在しない範囲と習ったのですが、、、 フェルミ準位は、禁制帯中に存在しかつ電子の存在確立が二分の一であるとも習いました。 これは矛盾しているように感じるのですが。 なので、どなたかなぜ禁制帯中にフェルミ準位があるのか教えていただけませんか? よろしくお願いします!
- ベストアンサー
- 物理学
- フェルミレベルと擬フェルミレベル
半導体などで、熱平衡状態ではフェルミレベルを、光照射などでキャリアが発生した非平衡状態の場合でも、ある微小時間、ある微小空間では平衡状態(擬平衡状態)と考え、そこで擬フェルミレベルをつかっていますよね~ ここで疑問なのは、 フェルミレベルとは違って、なぜ擬フェルミレベルに関しては、電子と正孔に分けて考えなくてはだめなんでしょうか? 根本的に擬フェルミレベルについて理解が足りない気がします。よろしくおねがいします
- 締切済み
- 物理学
お礼
ご回答ありがとうございます。